Способ получения диоксида углерода

 

Изобретение относится к процессам получения углекислоты из горючих газов и может найти применение в химической технологии при производстве углекислоты с пониженным содержанием примесей. Сущность изобретения заключается в получении диоксида углерода способом, включающим термическую обработку насыщенного диоксидом углерода раствора алканоламина, содержащего горючие газы в регенераторе, отгонку примесей из верхней зоны регенератора путем их продувки десорбирующей смесью, содержащей углекислоту и водяной пар при температуре до 110^oС и отвод целевого продукта из нижней зоны регенератора, ниже точки ввода раствора алканоламина, в котором расход десорбирующей смеси в верхней зоне регенератора определяют по формуле, приведенной в формуле изобретения. 1 табл.

Изобретение относится к процессам получения углекислоты из горючих газов и может найти применение в химической технологии при производстве углекислоты с пониженным содержанием примесей.

Известен способ получения диоксида углерода, включающий обработку горючих газов раствором моноэтаноламина с последующей регенерацией раствора путем его дросселирования и дегазации горючих газов и частично углекислоты в верхней части регенератора, снабженного глухой тарелкой, последующего перетока с нее частично дегазированного раствора через переливную трубу с гидрозатвором в нижнюю часть регенератора, дегазацию углекислоты паром, подаваемым снизу и отвода продукционной углекислоты из нижней части регенератора [1] Указанный выше способ позволяет обеспечить достаточно невысокие энергозатраты и удовлетворительный выход целевого продукта, однако обеспечивает недостаточную степень чистоты целевого продукта и содержание горючих примесей в целевом продукте составляет более 0,01 об. что затрудняет его практическое использование.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения диоксида углерода, включающий термическую обработку горючих газов с последующей их обработкой насыщенным диоксидом углерода раствором моноэтаноламина и отгонкой примесей в регенераторе, в котором отгонку примесей проводят смесью десорбирующейся углекислоты и водяного пара при температуре до 110^оС в верхней зоне регенератора ниже точки ввода насыщенного раствора алканоламина. Содержание горючих примесей в чистой углекислоте составляет не более 0,01 об. [2] Основным недостатком этого способа являются высокие энергозатраты на процесс, обусловленные непроизводительными потерями целевого продукта на стадии отгонки горючих примесей при сохранении высокого качества целевого продукта и отсутствия его разбавления водяным паром.

Цель изобретения решается способом получения диоксида углерода, включающим термическую обработку насыщенного диоксидом углерода раствора алканоламина, содержащего горючие газы в регенераторе, отгонку примесей из верхней зоны регенератора путем их продувки десорбирующей смесью, содержащей углекислоту и водяной пар при температуре до 110^оС и отвод целевого продукта из нижней зоны регенератора ниже точки ввода раствора алканоламина, в котором расход десорбирующей смеси в верхней зоне регенератора определяют по формуле: Q_вз K ˙Q+ (C_cp C_p) ˙ n, где Q_вз расход десорбирующей смеси в верхней зоне регенератора, в г/моль СО₂; К коэффициент, равный 0,05-0,2; Q общий расход десорбируемой смеси в регенераторе, в г/моль СО₂; С_ср. фактическая степень карбонизации раствора алканоламина при рабочем давлении и температуре, в г/моль СО₂/моль амина; С_р. равновесная степень карбонизации раствора алканоламина при рабочих давлении и температуре, в г/моль СО₂; n концентрация алканоламина в растворе, моль амина.

Сущность изобретения заключается в том, что экспериментально определен в зависимости от технологических параметров процесса необходимый расход десорбирующей смеси в верхней зоне регенератора, позволяющий получить высокую степень чистоты целевого продукта, сохранить содержание горючих примесей на уровне не более 0,01 об. и обеспечить минимально возможные потери углекислоты. Указанный результат достигается за счет эффекта интенсивной десорбции углекислоты из насыщенного раствора, степень карбонизации которого выше равновесной. Десорбируемая углекислота при этом захватывает горючие примеси, что позволяет снизить расход продувочной углекислоты, обеспечив при этом высокую степень очистки от примесей.

П р и м е р 1. Насыщенный раствор моноэтаноламина, содержащий примеси СО₂, СН₄, Н₂, СО подвергают термообработке в регенераторе при 120^оС. Насыщенный раствор моноэтаноламина дросселируют до давления 1,5 атм. При дросселировании в верхней зоне регенератора из раствора выделяется газовая смесь, содержащая диоксид углерода и водяной пар, которую удаляют из верхней зоны регенератора и десорбирует, контактирует с горючими примесями из целевого продукта. Температура верхней зоны регенератора 104^оС. Расход десорбирующей смеси в верхней зоне регенератора определяют по формуле: Q_вз К ˙Q + (C_cp C_p) ˙ n, где К эмпирический коэффициент равный 0,1;
Q общий расход десорбируемой смеси в регенераторе равный 36500 м³;
С_ср фактическая степень карбонизации насыщенного раствора моноэтаноламина при 104^оС и давлении 1,5 атм. равная 0,65 моль СО₂/моль амина;
С_р равновесная степень карбонизации насыщенного раствора моноэтаноламина при 104^оС и давлении 1,5 атм равная 0,52 моль CO₂/моль амина;
n количество молей моноэтаноламина в растворе равное 3270 моль в 1 м³.

Таким образом
Q_вз 0,1 ˙ 36500 + (0,65 0,52) ˙ 3270 4075 г/моль СО₂.

В результате контактирования газовой смеси с десорбирующей смесью происходит десорбция горючих примесей из нижней зоны регенератора. Ниже точки ввода раствора моноэтаноламина отводят 32425 м³ СО₂, содержащей не более 1 м³ горючих примесей, а из верхней зоны регенератора отводят 4075 г/моль СО₂ и 729 м³ горючих газов. Содержание горючих примесей в товарной углекислоте 0,005 об. Регенерированный раствор отводят из куба регенератора и возвращают на стадию очистки газа от двуокиси углерода. Потери товарной углекислоты снижаются по сравнению с прототипом на 3425 м³.

П р и м е р 2. Насыщенный раствор моноэтаноламина, содержащий примеси СО₂, СН₄, Н₂, СО подвергают термообработке в регенераторе при 120^оС. Насыщенный раствор моноэтаноламина дросселируют до давления 1,5 атм. При дросселировании в верхней зоне регенератора из раствора выделяется газовая смесь, содержащая диоксид углерода и водяной пар, которую удаляют из верхней зоны регенератора и которая контактирует с горючими примесями удаляет эти примеси из целевого продукта. Температура верхней зоны регенератора 104^оС. Расход десорбирующей смеси в верхней зоне регенератора определяют по формуле:
Q_вз К ˙Q + (C_cp C_p) n 0,05 ˙ 36500 (0,65 0,52) ˙ 3270 2150 г/моль СО₂.

В результате контактирования газовой смеси с десорбирующей смесью происходит десорбция горючих примесей из нижней зоны регенератора. Ниже точки ввода раствора моноэтаноламина отводят 34350 м³ СО₂, содержащей не более 1 м³ горючих примесей, а из верхней зоны регенератора отводят 2150 г/моль СО₂ и 729 м³ горючих газов. Содержание горючих примесей в товарной углекислоте 0,007 об. Регенерированный раствор отводят из куба регенератора и возвращают на стадию очистки газа от двуокиси углерода. Потери товарной углекислоты снижаются по сравнению с прототипом на 6350 м³.

Данные по примерам 1-4 приведены в таблице.

Реализация предлагаемого способа позволяет обеспечить следующие преимущества: высокое качество получаемой товарной углекислоты; простоту и малую металлоемкость аппаратурного формления процесса; низкие энергозатраты и потери целевого продукта.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА, включающий термическую обработку диоксидом углерода раствора алканоламина, содержащего горючие газы, в регенераторе, отгонку примесей из верхней зоны регенератора путем их продувки десорбирующейся смесью, содержащей углекислоту и водяной пар, при температуре до 110^oС и отвод целевого продукта из нижней зоны регенератора ниже точки ввода раствора алканоламина, отличающийся тем, что расход десорбирующий смеси в верхней зоне регенератора определяют по формуле

где Q_вз - расход десорбирующей смеси в верхней зоне регенератора, г/моль СО₂;
К - коэффициент, равный 0,05 - 0,2;
- общий расход десорбирующей смеси в регенераторе, г/моль СО₂;
С_ср - фактическая степень карбонизации раствора алканоламина при рабочих давлении и температуре, г/моль СО₂ на 1 моль амина;
С_р - равновесная степень карбонизации раствора алканоламина при рабочих давлении и температуре, г/моль СО₂ на 1 моль амина;
n - концентрация амина в растворе, моль.

РИСУНКИ

Рисунок 1